Inovatívne riešenie na „ťaženie“ vodíka a lítia z morskej vody

Čínski výskumníci predviedli elektrolyzér morskej vody, ktorý funguje rovnako efektívne ako komerčný sladkovodný elektrolyzér celé mesiace bez toho, aby ho zničila korózia. Jeden z problémov obnoviteľnej výroby vodíka je v tom, že sa pri nej využíva sladká voda, ktorá je stále obmedzenejším a vzácnejším zdrojom. Preto sú technológie, ktoré dokážu získavať vodík elektrolýzou z morskej vody, dôležitou oblasťou výskumu. Morskú vodu môžete odsoliť a potom ju štiepiť, ale nie je to dobré riešenie; väčšina vstupnej energie sa totiž stráca v procese odsoľovania, čo zvyšuje cenu vyrábaného vodíka.

Existujú aj zariadenia na priamu elektrolýzu morskej vody, ale väčšina z nich sa zničí prirýchlo na to, aby bola komerčne využiteľná. Chloridové ióny sa na anóde menia na vysoko korozívny plynný chlór, ktorý rozožiera elektródy a degraduje katalyzátory, až napokon zariadenie prestane fungovať. Výskumníci z čínskej Nankinskej technickej univerzity našli riešenie tohto problému. V štúdii publikovanej v časopise Nature demonštrovali prístroj na priamu elektrolýzu morskej vody, ktorý bežal viac ako 3200 hodín (133 dní) bez zlyhania.

Tvrdia, že je efektívny, škálovateľný a funguje podobne ako sladkovodný elektrolyzér „bez výrazného zvýšenia prevádzkových nákladov“. Zariadenie udržuje morskú vodu úplne oddelenú od koncentrovaného elektrolytu hydroxidu draselného a elektród pomocou lacných vodotesných a priedušných membrán na báze PTFE (polytetrafluóretylén, známy pod obchodným názvom teflón), ktoré zabraňujú biologickému znečisteniu. Membrány síce bránia prenikaniu tekutej vody, ale prepúšťajú vodnú paru.

Rozdiel v tlaku vodnej pary medzi časťou s morskou vodou a stranou s elektrolytom „poskytuje hnaciu silu na spontánne splyňovanie (odparovanie) morskej vody“. Takže čistá voda sa rýchlo odparuje z morskej vody bez dodatočného vstupu energie, potom prechádza cez teflónovú membránu a absorbuje sa do elektrolytu ako kvapalina. Podľa tímu z Nankingu zariadenie prepúšťa vodu a blokuje 100 % ostatných iónov, ktoré by mohli spôsobiť poškodenie elektród alebo membrány.

Tím testoval kompaktný 11-článkový elektrolyzér, veľký asi ako dva stredne veľké kufre, v morskej vode zo Šenčenského zálivu. Počas 133-dňového testu vyprodukovali približne 386 litrov plynného vodíka za hodinu, čo sa zdá veľa, ale pri štandardnom atmosférickom tlaku 386 litrov predstavuje iba 31,652 gramov vodíka. Na lepšiu predstavu, 11-článkové zariadenie vygenerovalo za hodinu dostatok vodíka na to, aby elektromobil s palivovými článkami prešiel približne 3,2 km. No je to len malá testovacia jednotka.

Pokiaľ ide o účinnosť, elektrolyzér spotreboval približne 5 kWh na každý normálny kubický meter (Nm3) vyrobeného vodíka. Keďže vodík nesie približne 3,544 kWh energie na Nm3, tento elektrolyzér morskej vody pracuje s účinnosťou zhruba 71 %. Dôležité je, že zariadenie po vyše štyroch mesiacoch v morskej vode stále fungovalo na plnú kapacitu a analýza po teste neukázala „žiadne zjavné zvýšenie iónov nečistôt“ v elektrolyte a na vrstvách katalyzátora nebola viditeľná žiadna korózia. Podľa vedcov by sa zo zariadenia dal vyvinúť aj stroj na zber lítia.

Zdroj: newatlas.com.